第1章 第1节 动量（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第1节　动　量 课程内容要求 核心素养提炼 1.认识碰撞现象，学会用实验探究碰撞过程中的不变量． 2．掌握动量的概念，知道动量的单位及矢量性． 3．学会用正、负号表达动量的方向，会计算动量的变化量． 1.物理观念：碰撞，动量． 2．科学思维：用正、负号表示动量的方向，计算动量变化量的科学方法． 3．科学探究：通过实验寻求碰撞中的不变量． 1．碰撞：做相对运动的两个(或几个)物体相遇并发生相互作用，在很短的时间内，它们的运动状态会发生显著变化，这一过程叫作碰撞． 2．历史上对碰撞现象的研究 (1)马尔西的碰撞实验． (2)惠更斯的碰撞实验． 1．实验目的：探究碰撞过程的不变量． 2．实验结论：两个物体相互碰撞时，碰撞前运动量的总和与碰撞后运动量的总和总是相等的，即质量与速度的乘积的矢量和在碰撞过程中保持不变． 3．动量 (1)定义：物理学中把质量m与速度v的乘积称为物体的动量． (2)公式：p＝mv． (3)单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是kg·m/s． (4)方向：动量是矢量(选填“标量”或“矢量”)，动量的方向与速度的方向相同． (5)动量的变化量：Δp＝p′－p． (6)说明：动量和速度一样，反映物体的运动状态，可见动量是状态量． [思考] 如图所示，游乐场中一名小朋友开着一辆运动的车与另一辆静止的车相碰，为什么运动的车质量越大、速度越大，静止的车就会被碰得越远？ 提示　因为运动的车质量越大，速度越大，其动量就越大． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)物体的质量越大，动量一定越大．(×) (2)若物体的速度大小不变，则其动量可能是变化的.(√) (3)物体的动量大小相同，动量一定相同．(×) 探究点一　实验探究：探究碰撞前后运动量的变化 [实验原理] 先测出两个物体的质量m1、m2，使它们发生一维碰撞(即碰撞前两物体沿同一直线运动)，再测定碰撞前后两个物体的速度v1、v2及v1′、v2′，判断两个物体碰撞前后质量与速度的乘积矢量和是否改变． [实验装置] 气垫导轨、数字计时器、天平、光电门、带有挡光条和弹簧片的滑块，如图所示． [探究过程] 1．先用天平分别测出带弹簧片的滑块1、滑块2的质量m1、m2，然后用手推动滑块1，使其获得初速度v1，与静止的滑块2相碰(相碰时，两弹簧片要正对).测定碰撞前后两滑块的速度大小，算出相关数据，填入表中． 2．再换用不带弹簧片的两滑块按照上面的步骤进行实验，并读取实验数据，填入表中． 3．将两滑块上的弹簧片换成橡皮泥，用天平分别测出滑块1、滑块2的质量．使有橡皮泥的两端正对，让滑块1与滑块2相碰，测算出相关数据，并填入表中． 次 数 滑块质量 碰前 碰后 运动量的改变量 速度 运动量 运动量之和 速度 运动量 运动量 之和 m1 m2 v1 v2 m1v1 m2v2 m1v1＋m2v2 v1′ v2′ m1v1′ m2v2′ m1v1′＋m2v2′ (m1v1′＋m2v2′) －(m1v1＋m2v2) 1 2 3 [数据处理] 根据表格中的数据进行计算，对比碰撞前后的运动量的总和，得出质量m与速度v乘积的矢量和在碰撞过程中保持不变的结论． 下图为探究碰撞中的不变量的实验装置示意图，挡光条D经过光电门时的遮光时间Δt被数字计时器自动记录下来．在某次实验中，滑块1和滑块2质量分别为m1＝0.240 kg、m2＝0.220 kg，用手推动滑块1，向着静止在导轨上的滑块2撞去，碰撞之前滑块1的挡光条经过光电门时，数字计时器自动记录下来的时间Δt＝110.7 ms.碰撞之后，滑块1和滑块2粘连在一起，挡光条通过光电门的时间Δt′＝214.3 ms，已知两滑块上的挡光条的宽度都是Δx＝3 cm，问： (1)碰撞前后两滑块各自的质量与速度乘积之和相等吗，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′成立吗？ (2)碰撞前后两滑块各自的质量与速度平方的乘积之和相等吗，即m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2成立吗？ 解析　(1)因为滑块上挡光条的宽度是Δx，挡光条通过光电门的时间是Δt，所以滑块速度可用公式v＝求出． 碰撞之前，滑块1的速度 v1＝＝ m/s≈0.271 m/s 碰撞之前，滑块2静止，所以v2＝0 碰撞之后，两滑块粘连在一起，其速度 v1′＝v2′＝＝ m/s≈0.140 m/s m1v1＋m2v2＝0.240×0.271 kg·m/s＋0 ≈0.065 kg·m/s m1v1′＋m2v2′＝(0.240＋0.220